Охрана труда

Известно, что полное отсутствие оттенков в помещении, наличие только белого - черного так же утомляет зрение, как и множество ярких цветов. Поэтому, прежде чем проектировать цветовое оформление помещения, необходимо знать вид деятельности, который будет в нем осуществляться. После чего для каждого конкретного помещения определяется одна из цветовых гамм (А, Б, В).

Цветовая гамма А содержит возбуждающие цвета (в основном красные) и используется в тех помещениях, где необходимо взбодрить человека, восполнить дефицит эмоций, двигательной активности.

Гамма Б включает в свой состав тонизирующие цвета -оранжевый, желтый, травяные и лиственные оттенки зеленого и применяется там, где не требуется духовно воздействовать на человека, но нужно добиться максимальной его работоспособности, деловой активности.

Гамму В представляют успокаивающие цвета -- синий, зелено-голубой, голубой. В эти цвета следует оформлять деловые помещения (кабинеты администрации, приемные, вестибюли).

Цветом можно также компенсировать некоторые недостатки помещения, например, избыток теплоты компенсируют синий и голубой цвета; в холодных помещениях желательно присутствие цветов теплой гаммы; белый цвет рекомендуется для помещений с избыточной влажностью; более насыщенные и контрастные цвета нужны для пыльных помещений, так как пыль «съедает» цвет, делает его мягче; в многолюдных помещениях желательна спокойная гамма цветов, способствующая снижению утомляемости. Запахи также можно нейтрализовать цветом, например, сладкие запахи приглушают зеленый, синий, голубой с белым и черным, горькие нейтрализуются теплой цветовой гаммой, очень неприятный запах «тонет» в белом, светло-голубом, светло-сером.

В зависимости от спектрального состава светового потока, излучаемого источником света, цвета окружающих поверхностей воспринимаются по разному. В связи с этим при создании комфортного светоцветового климата в помещении наряду с правильным решением цветового окружения большое значение имеет правильный выбор источников света.

Для гигиенической оценки освещенности используются качественные и количественные светотехнические показатели, принятые в физике.

К основным количественным показателям относятся лучистый и световой потоки, сила света, видность, освещенность, коэффициент отражения и яркость; к качественным показателям - фон, видимость, контраст.

Видимое излучение - участок спектра электромагнитных колебаний в диапазоне длин волн от 380 до 770 нм, воспринимаемый человеческим глазом.

Лучистый поток (Ф) - это мощность лучистой энергии электромагнитного поля в оптическом диапазоне волн, измеряется в ваттах (Вт).

Видимое излучение, оцениваемое по световому ощущению, которое оно производит на человеческий глаз, называется световым излучением, а мощность такого излучения - световым потоком (F). За единицу светового потока принят люмен (лм).

Видность (В) - отношение светового потока к лучистому. Максимальная видность В_макс при длине волны 554 нм составляет 683 лм/ Вт. Видность излучения характеризует чувствительность глаза человека к различным составляющим светового спектра.

Обычно источники света излучают световой поток неодинаково в различных направлениях. Для оценки светового потока в определенном направлении используется понятие силы света (I), которая представляет собой отношение светового потока к телесному углу:

где F -- световой поток, лм; w - телесный угол, стерадиан (ср).

За единицу силы света принимается кандела (кд), которая равна 1 лм/ср. Кандела является основной светотехнической единицей, устанавливаемой по специальному эталону.

Оба приведенных показателя (световой поток и сила света) являются пространственными величинами.

Видимость предмета человеческим глазом зависит от той части светового потока, которая, отражаясь от освещаемой поверхности, падает на сетчатку глаза.

Яркость поверхности (L) в данном направлении - это отношение силы света, излучаемого поверхностью в этом же направлении, к проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную данному направлению. За величину яркости принят нит, который имеет размерность кандела на квадратный метр (кд/м²):

где I - сила света, кд; а - угол между нормалью к светящейся поверхности и данным направлением, град; S -- площадь, м².

Яркость поверхности зависит от силы света, угла падения светового потока на плоскость, цвета поверхности и т.д.

Установки искусственного освещения имеют такие дополнительные характеристики, как степень слепящего действия источника света, пульсация, спектр света.

Показатель освещенности (Е) характеризуется плотностью светового потока на единицу площади и выражается в люксах (лк). Освещенность в 1 лк соответствует отношению светового потока в 1 лм к площади поверхности в 1 м²:

Освещенность в 1 лк не позволяет выполнять большинство видов работ (для сравнения - освещенность поверхности Земли в лунную ночь составляет примерно 0,2 лк, а в солнечный день доходит до 100 000 лк).

Фон -- поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения, на которой он рассматривается. Фон считается светлым при коэффициенте отражения поверхности более 0,4; средним - при коэффициенте отражения поверхности 0,2-0,4; темным - менее 0,2.

Контраст объекта различения с фоном (К) характеризуется как процентное отношение абсолютной величины разности между яркостью объекта различения и фона к яркости фона. Оценивается контраст как малый - до 0,2 (объект и фон мало различаются по яркости); средний -0,2-0,5 (объект и фон заметно различаются по яркости) и большой - свыше 0,5 (объект и фон резко различаются по яркости).

Коэффициент отражения характеризует способность поверхности отражать падающий на нее световой поток. Он определяется как отношение отраженного от поверхности светового потока к падающему на нее световому потоку.

Показатель ослепленности (Р) - критерий оценки слепящего действия источников света, вычисляется по формуле

где V₁ - видимость объекта различения при экранированном источнике света; V₂ - видимость при разэкранирован-ном источнике света.

Видимость V -- величина, комплексно характеризующая зрительные условия работы. Она зависит от освещенности, размера объекта, его яркости, контраста объекта с фоном и др.

Следует отметить, что на глаз действуют совместно как качественная, так и количественная характеристики света, обеспечивающие определенную степень работоспособности человека.

2.3.2 Естественное освещение, его нормирование и расчет

Для проведения большинства видов работ наиболее рациональным является естественный дневной свет, так как он обладает в отличие от искусственного биологической активностью, т.е. способен активизировать биохимические процессы в организме человека, тонизировать его, убивать патогенные организмы.

Естественное освещение производственных помещений может быть следующих видов (рис. 2.1):

¦ боковое (одно, двух- и многостороннее) - через окна в наружных стенах;

верхнее - через световые фонари в перекрытии или кровле;

комбинированное - через световые фонари и окна.

Рис. 2.1 Схема расположения световых проемов и освещения помещений: а - боковое одностороннее освещение (при b < 12 м); б - боковое двухстороннее (при b > 12 м); в - верхнее (при b > 5h); г - комбинированное

Верхнее освещение используется главным образом в многопролетных зданиях, где с помощью бокового освещения удается осветить лишь прилегающие к наружным стенам участки производства.

Для освещения рабочих мест, удаленных от оконных световых проемов, а также для естественной вентиляции помещений цехов устраивают специальные фонари -остекленные надстройки покрытия.

В зависимости от поперечного профиля в производственных зданиях применяются световые (аэрационные и светоаэрационные) и зенитные фонари.

Кроме фонарей в настоящее время используются специальные светопрозрачные покрытия в кровле здания. Они могут выполняться в виде стеклоблоков, светопроз-рачных колпаков, линз и т. п.

Помещения с постоянным пребыванием людей должны, как правило, обеспечиваться естественным освещением. Следует отметить, что естественное освещение имеет резкие колебания уровня освещенности, меняющегося в течение светового дня и по временам года, в зависимости от погодных условий и ряда других факторов.

Непостоянство естественного освещения во времени вызывает необходимость введения специального показателя - коэффициента естественной освещенности (КЕО). КЕО является величиной постоянной и в упрощенном виде представляет собой процентное отношение освещенности определенной точки помещения к одновременной освещенности точки, находящейся на горизонтальной плоскости вне помещения и освещенной рассеянным светом всего небосвода.

Естественное освещение производственных помеще
ний нормируется величиной КЕО в зависимости от харак
тера зрительной работы (разряда зрительной работы) и ви
да освещения.

Нормативные значения КЕО для каждого разряда зрительной работы приведены в СНБ 2.04.05-98. Величина КЕО используется при расчетах величины световых проемов в проектируемых зданиях. Кроме того, он применяется в качестве оценки пригодности помещения для выполнения работ заданной точности.

При верхнем или комбинированном естественном освещении нормируется среднее значение КЕО в точках, расположенных на пересечении вертикальной плоскости характерного разреза помещения и условной рабочей поверхности (или пола). Первая и последняя точки принимаются на расстоянии 1 м от поверхности стен (перегородок) или осей колонн.

В производственных помещениях со зрительной работой разрядов I--III следует устраивать совмещенное освещение. Допустимо применение верхнего естественного освещения в многопролетных цехах, в которых работы выполняются в значительной части объема помещения на разных уровнях от пола и на различно ориентированных в пространстве рабочих поверхностях. При этом нормированные значения КЕО принимаются для разрядов I--III соответственно 10,7 и 5%.

Расчет естественного освещения в производственном помещении заключается в определении требуемой площади боковых проемов (окон) или верхних фонарей, которая бы обеспечивала нормативную освещенность (величину КЕО) для выполнения определенного разряда зрительной работы. Для этого могут быть использованы" следующие формулы:

где S₀ и S_ф - площадь окон и фонарей соответственно, м²; S_n - площадь освещаемой поверхности (пола), м²; е_мин -нормированное минимальное значение КЕО для данного помещения при боковом освещении,%; е_ср - нормированное среднее значение КЕО при верхнем освещении,%; К -коэффициент, учитывающий затенение окон противостоящими зданиями, (1,1-1,7); n₀ и n_ф - соответственно световая характеристика окна и фонаря; k₃ -- коэффициент запаса; т₀ - общий коэффициент светопропускания, выбирается в пределах значений 0,2-0,6 в зависимости от вида помещений и их характеристики по условиям загрязнения воздуха, а также от типа переплетов и их остекления; r₁ - коэффициент, учитывающий влияние отраженного света при боковом освещении, (1,2-4); r₂ - коэффициент, учитывающий влияние отраженного света при верхнем освещении, (1,1-1,9).

В соответствии с СанПиН 9-94-98 организация постоянных рабочих мест без естественного освещения, если это не определяется требованиями технологии, запрещается. Световые проемы не допускается загромождать производственным оборудованием, готовыми изделиями, полуфабрикатами и т.п. как внутри, так и вне зданий.

2.3.3 Искусственное освещение, его нормирование и расчет

Искусственное освещение предусматривается в помещениях, в которых недостаточно естественного света, или для освещения помещения в часы суток, когда естественная освещенность отсутствует. Искусственное освещение подразделяется на рабочее, аварийное, дежурное и охранное.

Рабочее освещение - освещение, обеспечивающее нормируемые осветительные условия (освещенность, качество освещения) в помещениях и в местах производства работ вне зданий.

Аварийное освещение, в свою очередь, подразделяется на эвакуационное и освещение безопасности.

Эвакуационное освещение - освещение, предназначенное для эвакуации людей из помещения при аварийном отключении рабочего освещения. Эвакуационное освещение должно обеспечивать наименьшую освещенность на полу основных проходов и на ступенях лестниц: в помещениях - 0,5 лк, на открытых территориях - 0,2 лк.

Освещение безопасности - освещение, необходимое для продолжения работы при аварийном отключении рабочего освещения. Оно предусматривается в случаях, когда отключение рабочего освещения и связанное с этим нарушение обслуживания оборудования и механизмов может вызвать взрыв, пожар, отравление людей, длительный сбой технологического процесса, нарушение работы объектов, обеспечивающих жизнедеятельность населения. Освещение безопасности должно обеспечивать на рабочих поверхностях наименьшую освещенность в размере 5% от рабочего, но не менее 2 лк внутри здания и 1 лк - на территории предприятия.

Дежурное освещение предназначено для освещения помещений в нерабочее время.

Охранное освещение предусматривается вдоль границ территории предприятия, охраняемой в ночное время. При этом освещенность должна быть не менее 0,5 лк.

Искусственное освещение обеспечивается системами общего или комбинированного освещения.

Общее освещение подразделяется на общее равномерное, которое устраивается без учета расположения рабочих мест, и общее локализованное, при котором размещение светильников связано с расположением оборудования и рабочих мест. При первом - высота подвески светильников, тип светильников, мощность ламп и т.д. принимаются одинаковыми, при втором - перечисленные характеристики могут быть различными.

Если по характеру выполняемой работы требуется усиленное освещение рабочего места, а общего освещения недостаточно, то в этом случае устраивается дополнительное местное освещение. Одновременное общее и местное освещение называется комбинированным.

При искусственном освещении рабочих мест нормируется минимальная освещенность рабочей поверхности в зависимости от разряда и подразряда выполняемой работы. Нормативные значения минимальной освещенности приведены в СНБ 2.04.05-98.

При выполнении в помещениях работ разрядов I--III, IVa-IVB, Va следует применять систему комбинированного освещения. Предусматривать систему общего освещения допускается при технической невозможности или нецелесообразности устройства местного освещения, что конкретизируется в отраслевых нормах освещения, согласованных с органами Государственного санитарного надзора.

Освещенность рабочей поверхности, создаваемая светильниками общего освещения в системе комбинированного, должна составлять не менее 10% нормируемой для комбинированного освещения при тех источниках света, которые применяются для местного освещения. При этом освещенность должна быть не менее 200 лк при газоразрядных лампах и не менее 75 лк при лампах накаливания.

В помещениях без естественного света освещенность рабочей поверхности, создаваемую светильниками общего освещения в системе комбинированного, следует повышать на одну ступень. Отношение максимальной освещенности к минимальной не должно превышать для работ разрядов I--III при люминесцентных лампах 1,3; при других источниках света - 1,5; для работ разрядов IV-VII -1,5 и 2,0 соответственно.

В производственных помещениях освещенность проходов и участков, где работа не производится, должна составлять не более 25% от нормируемой освещенности, создаваемой светильниками общего освещения, но не менее 30 лк при лампах накаливания.

Совмещенное освещение предполагает одновременное использование для освещения рабочих-поверхностей в течение светового дня естественного и искусственного освещения. Оно применяется в помещениях, в которых выполняются работы разрядов I--III, а также в помещениях, где естественного освещения недостаточно, а фактический коэффициент естественной освещенности составляет 80% и менее от нормативного при боковом освещении, 50% и менее - при верхнем освещении. При совмещенном освещении используется система общего искусственного освещения. Освещенность рабочих поверхностей при совмещенном освещении должна быть не ниже нормативных значений соответствующего искусственного освещения.

Существует несколько методов расчета искусственного освещения - метод удельной мощности (метод ватт), точечный метод (метод изолюкс) и метод коэффициента использования.

Метод удельной мощности используется для ориентировочной оценки искусственного освещения в производственном помещении, а также для расчета аварийного освещения. Он применяется при условии оптимального размещения светильников в помещении.

Удельную мощность определяют по формуле

где п - число светильников; Р - мощность лампы, Вт; S -освещаемая площадь, м².

Значения удельной мощности приводятся в справочниках по светотехнике в зависимости от типа светильника, высоты его подвеса, площади пола и требуемой освещенности.

Так как точные данные зависимости освещенности от удельной мощности люминесцентных ламп отсутствуют, при их использовании можно применять следующие ориентировочные данные: освещенность в 100 лк соответствует удельной мощности 10 Вт/м², а в больших помещениях она несколько меньше, порядка 7 Вт/ м².

Точечный метод используют, расчитывая освещенность при равномерном распределении светильников разной мощности по помещению, а также при локализованном размещении светильников. Принцип расчета заключается в использовании графиков пространственных изолюкс условной горизонтальной освещенности, т. е. кривых одинаковой освещенности. Указанные графики позволяют определить условную относительную освещенность, т. е. освещенность, которая может создаваться светильником на заданной высоте подвеса с лампой в 1000 лм.

Для определения освещенности на горизонтальных рабочих поверхностях при равномерном распределении светильников с симметричной светоотдачей расчет может быть проведен методом коэффициента использования.

Расчет осветительных установок по этому методу с лампами накаливания производится по следующей формуле: для установок с люминесцентными лампам^ используется та же формула, но с учетом количества ламп в каждом светильнике:

где F - световой поток одной лампы, лм; Е - минимальная освещенность, лк; S - площадь помещения, м²; К - коэффициент запаса, учитывающий снижение освещенности при эксплуатации (1,1-1,3); z - поправочный коэффициент светильника (для стандартных светильников 1,1--1,3); N -- количество светильников, шт.; n - коэффициент использования осветительной установки, зависящий от типа светильников, показателя (индекса) помещения, отраженности и т.д., находится в пределах 0,55-0,60; n-количество ламп в светильнике (для люминесцентных ламп).

Для измерения освещенности помещений чаще всего используются люксметры типа Ю-116 и Ю-117. Принцип их действия основан на фотоэлектрическом эффекте, т.е-преобразовании световой энергии в электрическую. Люксметр состоит из фотоэлемента, соединенного с милливольтметром. Шкалы последнего проградуированы в люксах с пределами измерений: нижняя - от 0 до 30 лк, верхняя - от 0 до 100 лк. Увеличение пределов измерений осуществляется за счет применения насадок, которые надеваются на фотоэлемент. Благодаря применению насадок с помощью люксметров типа Ю-116 и Ю-117 можно измерять освещенность до 100 000 лк.

В настоящее время в России производятся приборы для измерений различных параметров световой среды серии АРГУС. Приборы этой серии состоят из небольшого индикаторного блока и измерительной головки, в которой расположен первичный преобразователь, превращающий поток излучения в электрический сигнал. В дальнейшем электрический сигнал преобразуется в цифровое значение и индуцируется на цифровом табло.

В частности, портативный люксметр АРГУС-01 предназначен для измерения естественной и искусственной освещенности с пределом допустимой относительной погрешности 8%. В качестве первичного преобразователя в этом приборе используется кремниевый фотодиод с системой светофильтров.

Цифровой фотометр типа ТЕС0693 позволяет измерять освещенность и яркость несамосветящихся объектов в диапазонах 10-10⁵ лк и 10-2*10⁵ кд/м² соответственно. Погрешность при определении этих величин составляет 5-10%.

Яркомер АРГУС-02 предназначен для измерения яркости протяженных объектов с погрешностью 10%. Выпускаются также различные приборы этой серии для измерения коэффициента пульсаций излучения искусственного освещения (АРГУС-07), энергетической освещенности различных объектов (АРГУС-03), УФ-излучения (АР-ГУС-04,-05,-06) и др.

2.3.4 Характеристика источников света и светильников

В качестве источников света в современных осветительных установках используются лампы накаливания, галогенные и газоразрядные лампы.

В лампах накаливания свечение возникает при нагревании вольфрамовой нити накала до высокой температуры. Производятся различные типы ламп накаливания: вакуумные (НВ), газонаполненные (как правило, наполнителем является смесь аргона и азота), биспиральные (НБ), с криптоноксеноновым наполнением (НБК), зеркальные с диффузно отражающим слоем и др.

Лампы накаливания просты в изготовлении, удобны в эксплуатации, не требуют дополнительных устройств для включения в сеть. Недостатками их являются низкая световая отдача (от 7 до 20 лм/Вт) при большой яркости нити накала, высокая температура поверхности колбы лампы, низкий КПД (10-13%), ограниченный срок службы (до 1000 ч). Лампы дают непрерывный спектр, отличающийся от спектра дневного света преобладанием желтых и красных лучей, что в какой-то степени искажает восприятие человеком окружающих предметов.

Галогенные (галоидные) лампы накаливания наряду с вольфрамовой нитью содержат в колбе пары того или иного галогена, например йода, что позволяет повысить температуру накала нити и практически исключить испарение вольфрама. Они имеют более продолжительный срок службы (до 3000 ч) и более высокую светоотдачу (до 40 лм/Вт).

Галоидные лампы накаливания с йодным циклом имеют лучший спектральный состав света и хорошие экономические характеристики и поэтому получают все большее распространение. Образующиеся при работе такой лампы пары вольфрама соединяются с йодом и вновь оседают на вольфрамовую спираль, препятствуя ее распылению.

Газоразрядные лампы излучают свет в результате электрического разряда в парах и газах. На внутреннюю поверхность стеклянной трубки наносится тонкий слой люминофора, который преобразует ультрафиолетовое излучение газового электрического разряда в видимый свет. Различают газоразрядные лампы низкого (люминесцентные) и высокого давления.

Люминесцентные лампы создают в помещениях искусственный свет, приближающийся по спектру к естественному, они более благоприятны для человека с гигиенической точки зрения.

Кроме того, такие лампы имеют высокую светоотдачу (до 110 лм/Вт), т.е. они в 3-3,5 раза экономичнее ламп накаливания, и большой срок службы (до 14 000 ч). Свечение происходит со всей поверхности трубки, а следовательно, яркость и слепящее действие люминесцентных ламп значительно ниже, чем ламп накаливания. Низкая температура поверхности колбы делает лампу относительно пожаробезопасной.

Однако газоразрядные лампы имеют свои недостатки: пульсация светового потока, вызывающая стробоскопический эффект (искажение зрительного восприятия объектов различения - вместо одного предмета видны изображения нескольких, а также искажаются направление и скорость движения, что повышает вероятность производственного травматизма и делает невозможным выполнение некоторых производственных операций); дорогостоящая и относительно сложная схема включения лампы в сеть, требующая регулирующих пусковых устройств (дроссели, стартеры); значительная отраженная блес-кость; чувствительность к колебаниям температуры окружающей среды (оптимальная температура 20-25 °С, повышение и понижение температуры вызывает снижение светового потока); чувствительность к колебаниям напряжения в сети (снижение напряжения в сети на 10-15% резко снижает световой поток либо гасит лампу).

От газоразрядных ламп можно получить световой поток практически в любой части спектра. Это достигается соответствующим подбором люминофора и состава инертных газов и паров металлов, в атмосфере которых происходит разряд.

В зависимости от состава люминофора и особенностей конструкции различают несколько типов ламп с разным спектральным составом света: лампы белого света (ЛБ), дневного света (ЛД), дневного света с улучшенной цветопередачей (ЛДЦ), тепло-белого света (ЛТБ), холодного света (ЛХБ) и др. Лампы ЛХБ, ЛД и особенно ЛДЦ используются в случаях, когда выполняемая работа требует высокого уровня цветоразличения.

Для освещения открытых пространств, территорий предприятий, улиц, высоких (более 6 м) производственных помещений используются газоразрядные лампы высокого давления. К ним относятся дуговые ртутные люминесцентные лампы типа ДРЛ, галогенные лампы ДРИ (дуговые ртутные с йодидами), ксеноновые лампы сверхвысокого давления ДКсТ (дуговые ксеноновые трубчатые), натриевые лампы ДНаТ (дуговые натриевые трубчатые) и т.д. Эти лампы сосредоточивают в небольшом объеме значительную электрическую и световую мощность. Они выпускаются мощностью от 80 до 2000 Вт и могут эксплуатироваться при любой температуре окружающей среды. Их можно устанавливать в обычных светильниках взамен ламп накаливания.

Недостатком ламп типа ДРЛ является длительность разгорания (3-7 мин) при их включении. Этот недостаток отсутствует у ламп ДКсТ и ДНаТ.

Качественные показатели освещения в производственных помещениях во многом определяются правильным выбором осветительных приборов, представляющих собой совокупность источников света и осветительной арматуры. Основное назначение последней заключается в перераспределении светового потока источников света в требуемых для освещения направлениях, механическом креплении источников света и подводе к ним электроэнергии, а также защите ламп, оптических и электрических элементов от воздействия окружающей среды. Осветительная арматура предохраняет источники света от загрязнения и механических повреждений и изолирует их от внешней среды. Осветительный прибор ближнего действия называется светильником, а дальнего -- прожектором.

Основными светотехническими характеристиками светильников являются КПД, защитный угол и кривая силы света.

Наиболее важной характеристикой светильников является КПД -- отношение фактического светового потока светильника к световому потоку находящейся в нем лампы. Осветительная арматура поглощает часть светового потока, излучаемого источником, но благодаря рациональному перераспределению света в необходимом направлении увеличивается освещенность на рабочих местах.

Кривая силы света светильника характеризует его све-тораспределение. Сила света светильника и установленной в нем лампы в различных направлениях неодинаковы. Распределение силы света может быть представлено кривой, образуемой концами радиус-векторов, длина каждого из которых в определенном масштабе численно равняется силе света в данном направлении.

Устранение слепящего действия источника света обеспечивается конструкцией светильника и характеризуется защитным углом (a) - углом между горизонталью и линией, касательной к светящемуся телу лампы и краю отражателя (рис. 2.2). Величина защитного угла определяет высоту подвеса светильников.

В зависимости от распределения светового потока в пространстве, светильники подразделяют на пять основных классов: прямого, преимущественно прямого, рассеянного, преимущественно отраженного и отраженного света. Некоторые типы светильников показаны на рис. 2.3.

Рис. 2.2 Защитный угол светильника (а): а - с лампой накаливания; б -- с люминесцентными лампами

Рис. 2.3 Основные типы светильников: 1 - «Универсаль», 2 «Глубокоизлучатель»; 3 - «Люцетта»; 4 «Молочный шар»; 5 - взрывобезопасный типа ВЗГ; 6 - типа ОД; 7 - типа ПВЛП

Светильники прямого света направляют не менее 80% светового потока в нижнюю полусферу. Наиболее распространенные светильники этой группы - «Универсаль», «Глубокоизлучатель» (зеркальный, эмалированный), «Широкоизлучатель», «Альфа» И др.

Светильники рассеянного света направляют в каждую полусферу от 40 до 60% светового потока. Они обеспечивают хорошую равномерность освещения при полном отсутствии теней; их устанавливают в помещениях со светлыми потолками и стенами (административных, конструкторских, читальных залах и др.). К этому классу относятся «Молочный шар», «Кольцевые» и др.

Светильники отраженного света посылают в верхнюю полусферу не менее 80% всего светового потока, обеспечивают мягкое освещение без резких теней. Их используют для освещения помещений общественного назначения. Как правило, для освещения производственных помещений они не используются.

По конструктивному исполнению светильники делятся на открытые (лампа не отделена от внешней среды), защищенные (лампа отделена оболочкой, допускающей свободный проход воздуха), закрытые (оболочка защищает от проникновения внутрь крупной пыли), пыленепроницаемые (оболочка не допускает проникновения внутрь мелкодисперсной пыли), влагозащищенные, взрывозащи-щенные и взрывобезопасные.

К первым трем типам светильников относятся «Уни-версаль»-УПМ-500, СХ-60, СХ-200, СХ-500 и др.- для химически активной окружающей среды; СПБ - пылебрызгозащитные; ПУ-100, ПУ-200, ПВЛ-1, ПВЛ-6, ЛПП и др. -для сырых и пыльных помещений.

В настоящее время ООО «Электрет» начал производство высокоэффективных светильников для промышленных, общественных и жилых помещений. В частности, выпускаются светильники типов ФПО, ЛБО - для общественных помещений и для организации аварийного освещения; ЛПО - для учебных аудиторий; ЛПП - для производственных и общественных помещений; ЛБП-20 - для организации местного освещения и др. Все светильники оснащаются люминесцентными лампами разного типа и различной мощности, а также электронным пускорегули-рующим устройством, позволяющим существенно повысить светоотдачу при одновременном снижении расхода электроэнергии по сравнению с дроссельным исполнением.

Взрывозащищенные светильники устанавливают во взрывоопасных помещениях. Их производят преимущественно в двух исполнениях - взрывонепроницаемом (ВЗГ-300, ВЗГ-200М, ВЗГ-100, ВЗГ-60 и др.) и повышенной надежности против взрыва (НОБ-300, НЗБ-150, НОГЛ-80 и др.).

2.4 Защита работающих от шума и вибрации, инфра- и ультразвуков

2.4.1 Физические и физиологические характеристики шума и вибрации

Шум - это совокупность звуков разной интенсивности и высоты, беспорядочно изменяющихся во времени и вызывающих у работающих неприятные субъективные ощущения. С физиологической точки зрения, шумом является любой нежелательный звук, мешающий восприятию полезных звуков в виде производственных сигналов и речи.

Шум как физический фактор представляет собой волнообразно распространяющееся механическое колебательное движение упругой среды (воздуха), носящее, как правило, беспорядочный случайный характер. При этом источником его является любое колеблющееся тело, выведенное из устойчивого состояния внешней силой.

Характер распространения колебательного движения в среде называется звуковой волной, а область среды, в которой она распространяется, - звуковым полем.

Звук представляет собой колебательное движение упругой среды, воспринимаемое нашим органом слуха. Движение звуковой волны в воздухе сопровождается периодическим повышением и понижением давления. Периодическое повышение давления в воздухе по сравнению с атмосферным давлением в невозмущенной среде называется звуковым давлением. Чем больше давление, тем сильнее раздражение органа слуха и ощущение громкости звука. В акустике звуковое давление измеряется в Н/м², или Па. Звуковая волна характеризуется частотой f, Гц, силой звука I, Вт/м², звуковой мощностью W, Вт. Скорость распространения звуковых волн в атмосфере при 20 °С и нормальном атмосферном давлении равна 344 м/с. Скорость звука не зависит от частоты звуковых колебаний и при неизменных параметрах среды является постоянной величиной. При повышении температуры воздуха на 1 °С скорость звука возрастает примерно на 0,71 м/с.

Органы слуха человека воспринимают звуковые колебания в интервале частот от 16 до 20 000 Гц, зона наибольшей чувствительности слуха находится в области 50-5000 Гц. Колебания с частотой до 16 Гц (инфразвук) и выше 20 000 Гц (ультразвук) не воспринимаются органами слуха человека.

Интенсивность шума (звука) измеряют как во всей области частот (суммарная звуковая энергия), так и в определенном диапазоне частотной полосы - в пределах октав.

Октава - это диапазон частот, в котором верхняя граница частоты вдвое больше нижней (например, 40-80, 80-160 Гц). Однако для обозначения октавы обычно указывают не диапазон частот, а так называемые среднегеометрические частоты, которые характеризуют полосу в целом и определяются по формуле

где f₁ и f₂ - соответственно низшая и высшая частоты, Гц.

Так, для октавы 40-80 Гц среднегеометрическая частота равна 62,5 Гц; для октавы 80-160 Гц - 125 Гц и т. д.

При акустических измерениях определяют интенсивность в пределах частотных полос, равных октаве, полуоктаве и трети октавы.

Среднегеометрические частоты октавных полос стандартизированы и для санитарно-гигиенической оценки шума составляют 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Гц.

Минимальная сила звука, воспринимаемая ухом, называется порогом слышимости (I₀ = 10^-12 Вт/м²), ему соответствует звуковое давление Р₀ = 2-Ю"⁵ Па.

Порог болевого ощущения наступает при силе звука, равной 10² Вт/м², а соответствующего ему звукового давления - 2*10² Па. Как видим, изменения звукового давления слышимых звуков огромны и составляют примерно 10⁷ раз. Поэтому для удобства измерения и санитарно-гигиенического нормирования интенсивности звука и звукового давления принимают не абсолютные физические, а относительные единицы, которые представляют собой логарифмы отношений этих величин к условному нулевому уровню, соответствующему порогу слышимости стандартного тона с частотой 1000 Гц.

Уровень интенсивности звука L, дБ, определяется по формуле

где I - интенсивность звука, Вт/м²; I₀ - интенсивность звука, принимаемая за порог слышимости, равная 10^-12 Вт/м². Так как интенсивность звука пропорциональна квадрату звукового давления, то эту формулу можно записать в виде

Эти логарифмы отношений называют соответственно уровнями интенсивности звука или чаще уровнями звукового давления, они выражаются в белах (Б).

Кроме того, для санитарно-гигиенической оценки воздействия шума на организм человека используют такой показатель, как уровень звука, определяемый по шкале А шумомера с размерностью в дБА.

Так как орган слуха человека способен различать изменение уровня интенсивности звука на 0,1Б, то для практического использования удобнее единица в 10 раз меньше -децибел (дБ).

Пользоваться шкалой децибел очень удобно, так как весь огромный диапазон слышимых звуков укладывается менее чем в 140 дБ. При действии звука более 140 дБ возможны болевые ощущения и разрыв барабанной перепонки.

В условиях производства, как правило, имеют место шумы различной интенсивности и частоты, которые создаются в результате работы разнообразных механизмов, агрегатов и других устройств.

Производственный шум, являющийся сложным звуком, может быть разложен на простые составляющие, графическое изображение которых называется спектром (рис. 2.4). Он представляет собой совокупность восьми уровней звукового давления на всех среднегеометрических частотах. По характеру может быть различным в зависимости от преобладающих частот.

Рис. 2.4 Основные типы шумовых спектров: а - дискретный (линейчатый); б - сплошной; в - смешанный

Если же в этой совокупности представлены нормативные значения уровней звукового давления, то она называется предельным спектром (ПС). Каждый из предельных спектров имеет свой индекс, например, ПС-80, где 80 -нормативный уровень звукового давления (дБ) в октавной полосе с f = 1000 Гц.

Согласно ГОСТ 12.1.003 шум классифицируется по следующим признакам:

¦ по характеру спектра: широкополосный, с непрерывным спектром шириной более октавы; тональный, в спектре которого имеются слышимые тона. Тональный характер определяют по превышению уровня шума в одной полосе над соседними третьоктавными полосами не менее чем на 10 дБ;

по временным характеристикам: постоянный и непостоянный;

по частотной характеристике различают шумы низко-, средне- и высокочастотные, имеющие соответственно границы 16-350, 350-800 и выше 800 Гц.

Непостоянные шумы, в свою очередь, подразделяются:

на колеблющиеся во времени, уровень звука которых изменяется во времени непрерывно;

прерывистые, уровень звука которых ступенчато изменяется (на 5 дБА и более), причем длительность интервалов, в течение которых уровень остается постоянным, составляет 1 с и более;

импульсные, состоящие из одного или нескольких звуковых сигналов, каждый длительностью менее 1 с, при этом уровни звука различаются не менее чем на 7 дБ.

Характеристика шума в децибелах в пределах частот не всегда достаточна. Известно, что звуки, имеющие одну и ту же интенсивность, но разную частоту воспринимаются на слух как неодинаково громкие. Звуки, имеющие низкую или очень большую частоту (вблизи верхней границы воспринимаемых частот) ощущаются как более тихие в сравнении со звуками, находящимися в средней зоне. Поэтому для сравнения между собой различных по частотному составу звуков в отношении их громкости используют единицы громкости - фоны и соны.

За единицу сравнения условно принят звук с частотой 1000 Гц. В международных рекомендациях в последние годы стандартным принят звук с частотой 2000 Гц.

Уровнем громкости шума (звука) называется уровень силы равногромкого с этим шумом звука с частотой колебаний 1000 Гц, для которого уровень силы звука в децибелах условно принят за уровень громкости в фонах. Один фон - это громкость звука при частоте 1000 Гц и уровне интенсивности в 1 дБ. На частоте 1000 Гц уровни громкости равны уровням звукового давления. Например, звук с частотой колебаний 100 Гц и силой 50 дБ воспринимается как равногромкий звуку с частотой колебаний 1000 Гц и силой 20 дБ (20 фонов). При малых уровнях громкости и низких частотах расхождения между силой звука в децибелах и уровнем громкости в фонах наибольшие. По мере увеличения громкости и частоты эта разница сглаживается.

Рис. 2.5 Кривые равной громкости звуков

На рис. 2.5 приведены кривые равной громкости, характеризующие уровни громкости в пределах слышимости. Видно, что орган слуха человека обладает наибольшей чувствительностью при 800-4000 Гц, а наименьшей - при 20-100 Гц.

Наряду с оценкой громкости шума в фонах используют и другую единицу громкости - сон, которая нагляднее отражает изменение субъективно воспринимаемой громкости и позволяет определить, во сколько раз один звук громче другого. С увеличением громкости на 10 фонов уровень громкости в сонах возрастает в 2 раза.

Шкала громкости в сонах позволяет определить во сколько раз снизилась громкость шума после внедрения тех или иных мер борьбы с ним, или во сколько раз шум на одном рабочем месте превышает по громкости шум на другом.

При одновременном распространении нескольких звуковых волн возможно увеличение или снижение громкости шума в результате интерференционных явлений.

Вибрация - это механические колебания и волны в твердых телах или более конкретно, это механические, чаще всего синусоидальные, колебания, возникающие в машинах и аппаратах.

По способу воздействия на человека вибрации подразделяются на общую, передающуюся через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека, и локальную, передающуюся через руки человека.

Общая вибрация в зависимости от источника ее возникновения подразделяется на три категории:

транспортная: воздействует на операторов подвижных машин и транспортных средств при их движении (1-я категория);

транспортно-технологическая: с ограниченным перемещением только по специально подготовленным поверхностям производственных помещений (2-я категория);

технологическая: воздействует на операторов стационарных машин или передается на рабочие места, не имеющие источников вибрации (3-я категория).

Общую вибрацию 3-й категории по месту действия подразделяют на следующие типы:

на постоянных рабочих местах производственных помещений;

на рабочих местах на складах, в столовых, бытовых, дежурных и других вспомогательных производственных помещений, где отсутствуют машины и механизмы, генерирующие вибрацию;

на рабочих местах в административных и служебных помещениях заводоуправления, конструкторских бюро, лабораторий, учебных пунктов, вычислительных центров, здравпунктов, в конторских помещениях, рабочих комнатах и других помещениях для работников умственного труда.

Общей вибрации чаще всего подвергаются транспортные рабочие, операторы мощных штампов, вырубных прессов и т.д.

Основные физические параметры вибрации: частота f, Гц; амплитуда колебаний А, м; колебательная скорость V, м/с; колебательное ускорение а, м/с².

По характеру спектра вибрацию подразделяют:

¦ на узкополосную со спектром частот, расположенным в узкой полосе. При этом уровень контролируемого параметра в октавной полосе частот более чем на 15 дБ превышает значения в соседних третьоктавных полосах;

¦ широкополосную со спектром частот, расположенным в широкой полосе (шириной более одной октавы).

По временным характеристикам вибрация делится:

на постоянную, для которой спектральный или корректированный по частоте нормируемый параметр за время наблюдения (не менее 10 мин или время технологического цикла) изменяется не более чем в 2 раза (6 дБ) при измерении с постоянной времени 1 с;

непостоянную, для которой спектральный или корректированный по частоте нормируемый параметр за время наблюдения (не менее 10 мин или время технологического цикла) изменяется более чем в 2 раза (6 дБ) при измерении с постоянной времени 1 с.

Непостоянная вибрация бывает:

колеблющейся во времени, для которой величина нормируемого параметра непрерывно изменяется во времени;

прерывистой, когда воздействие вибрации на человека прерывается, причем длительность интервалов, в течение которых воздействует вибрация, составляет более 1 с;

импульсной, состоящей из одного или нескольких вибрационных воздействий (ударов), каждый длительностью менее 1 с.

Локальной вибрации преимущественно подвергаются лица, работающие с ручными механизированными электрическими или пневматическими инструментами.

Так же как и для шума, весь спектр частот вибраций, воспринимаемых человеком, может быть разделен на ок-тавные и третьоктавные полосы частот со среднегеометрическими частотами октавных полос 1; 2; 4; 8; 16; 32; 63; 125; 250; 500; 1000 и 2000 Гц.

За нулевой уровень колебательной скорости принята величина V₀ = 510^-8 м/с, соответствующая среднеквадратичной колебательной скорости при стандартном пороге звукового давления, равном 2 * 10^-5 Па, хотя порог восприятия вибрации для человека значительно выше и равен 10^-4 м/с. За нулевой уровень колебательного ускорения принимают величину а = 3-10^-4 м/с². При колебательной скорости в 1 м/с у человека возникают болевые ощущения.

Поскольку абсолютные значения параметров, характеризующих вибрацию, изменяются в очень широких пределах, то удобнее измерять не действительные значения этих параметров, а логарифмы их отношений к пороговым.

Уровень виброскорости L_v, дБ, определяется по формуле

где V - действительное значение виброскорости, м/с; V₀ -пороговое значение виброскорости (510^-8 м/с).

Спектры уровней колебательной скорости являются основными характеристиками вибраций; они могут быть, так же как и для шума, дискретными, сплошными и смешанными.

В СанПиН 2.2.4/2.1.8.10-33-2002 приведены соотношения между уровнями виброскорости в децибелах и ее значениями в метрах на секунду, а также между логарифмическими уровнями виброускорения в децибелах и его значениями в метрах на секунду в квадрате.

2.4.2 Воздействие шума, вибрации и других колебаний на организм человека

Шум и вибрация могут в большей или меньшей степени временно активизировать или постоянно подавлять определенные психические процессы в организме человека. Физиопатологические последствия могут проявляться в форме нарушения функций слуха и других анализаторов, например, вестибулярного аппарата, координирующей функции коры головного мозга, нервной или пищеварительной системы, системы органов кровообращения. Кроме того, шум влияет на углеводный, жировой и белковый обмены веществ в организме.

Звуки различных частот даже при одинаковой их интенсивности воспринимаются по-разному. Низкочастотные звуки воспринимаются как относительно тихие, но по мере увеличения их частоты усиливается громкость восприятия, а при приближении их к верхней высокочастотной границе звуковой части спектра, громкость восприятия снова падает.

Область слухового восприятия, доступная человеческому уху, ограничивается порогами слышимости и болевого ощущения (рис. 2.6). Границы этих порогов в зависимости от частоты существенно меняются. Этим объясняется, что высокочастотные звуки более неприятны для человека, чем низкочастотные (при одинаковых уровнях звукового давления).

Рис. 2.6 Область слухового восприятия: Р - речь; М - музыка; С - порог слышимости; Б - порог болевого ощущения

Производственный шум различной интенсивности и спектра, длительно воздействующий на работающих, может привести со временем к понижению остроты слуха у последних, а иногда и к развитию профессиональной глухоты. Установлено, что потеря слуха обычно наступает при воздействии шума в диапазоне частот 3000-6000 Гц, а нарушение разборчивости речи - при частоте 1000-2000 Гц. Наибольшая потеря слуха работающих наблюдается в первые десять лет работы, причем эта опасность увеличивается с возрастом.

Вибрация воздействует на центральную нервную систему (ЦНС), желудочно-кишечный тракт, органы равновесия (вестибулярный аппарат), вызывает головокружение, онемение конечностей, заболевания суставов. Длительное воздействие вибрации приводит к профессиональному заболеванию - вибрационной болезни, эффективное лечение которой возможно лишь на ранних стадиях, причем восстановление нарушенных функций протекает крайне медленно, а при определенных условиях в организме могут наступить необратимые процессы, сопровождающиеся полной потерей трудоспособности.

На рис. 2.7 представлено в обобщенном виде воздействие вибрации на организм человека.

Рис. 2.7 Виды воздействия вибрации на организм человека

Кроме вредного воздействия на организм человека, вибрация приводит к разрушению зданий, сооружений, коммуникаций, поломке оборудования. Отрицательное влияние ее заключается также в снижении КПД работающих машин и механизмов, преждевременном износе вращающихся деталей вследствие их дисбаланса, понижении точности контрольно-измерительных приборов (КИП), нарушении функционирования автоматических систем управления и т. д.

Инфразвуком принято называть распространяющиеся в воздушной среде колебания с частотой ниже 16 Гц. Низкая частота инфразвукового колебания обусловливает ряд особенностей его распространения в окружающей среде. Вследствие большой длины волны инфразвуковые колебания меньше поглощаются в атмосфере и легче огибают препятствия, чем колебания с более высокой частотой. Этим объясняется способность инфразвука распространяться на значительные расстояния с небольшими потерями энергии. Именно поэтому стандартные мероприятия по борьбе с шумом в данном случае неэффективны.

Под воздействием инфразвука возникает вибрация крупных элементов строительных конструкций, а из-за резонансных эффектов и возбуждения вторичного индуцированного шума в звуковом диапазоне в отдельных помещениях может иметь место усиление инфразвука.

Источниками инфразвука могут быть средства наземного, воздушного и водного транспорта, пульсация давления в газовоздушных смесях (форсунки большого диаметра) и др.

Наиболее характерным и широко распространенным источником низкоакустических колебаний являются компрессоры. Отмечается, что шум компрессорных цехов является низкочастотным с преобладанием инфразвука, причем в кабинах операторов инфразвук становится более выраженным из-за затухания более высокочастотных шумов.

Источниками инфразвуковых колебаний являются также мощные вентиляционные системы и системы кондиционирования воздуха. Максимальные уровни их звукового давления достигают соответственно 106 дБ на частотах 20 Гц, 98 дБ на 4 Гц, 85 дБ на 2 и 8 Гц.

В диапазоне частот 16-30 Гц порог восприятия инфразвуковых колебаний для слухового анализатора составляет 80-120 дБА, а болевой порог - 130-140 дБА.

Действие инфразвука на человека воспринимается как физическая нагрузка: нарушается пространственная ориентация, возникают морская болезнь, пищеварительные расстройства, нарушения зрения, головокружение, изменяется периферическое кровообращение. Степень воздействия зависит от диапазона частот, уровня звукового давления и продолжительности экспозиции. Колебания с частотой 7 Гц препятствуют сосредоточению внимания и вызывают ощущение усталости, головную боль и тошноту. Наиболее опасны колебания с частотой 8 Гц. Они могут вызывать явление резонанса системы кровообращения, приводящего к перегрузке сердечной мышцы, сердечному приступу или даже к разрыву некоторых кровеносных сосудов. Инфразвук небольшой интенсивности может служить причиной повышенной нервозности, вызывать депрессию.

...